JP2015020581A - 船舶エンジン用ｌｎｇ燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】船舶エンジンの廃熱を用いて作動流体貯蔵槽の作動流体を熱交換器で加熱させ、作動流体の流量制御によって作動流体貯蔵槽でなされるＬＮＧの気化量を制御して、船舶エンジンの要求出力に速かに対応する技術を提供する。
【解決手段】作動流体貯蔵槽２００は、底板２１１と上板２１２によって密閉され、作動流体流入口２１３と作動流体排出口２１４が形成されるケーシング２１０と、ＬＮＧ燃料タンクに連結された第１供給ラインに連結されるインレット側チューブシート２２０と、インレット側チューブシートから離隔して燃料供給ラインに連結されるアウトレット側チューブシート２３０と、ＬＮＧが気化することができるようにするメインチューブ２４０及びＬＮＧ燃料タンクに連結される第２供給ラインを通じて流入するＬＮＧが気化した後、再循環ラインに沿って前記ＬＮＧ燃料タンクの内部空間に供給されるようにする補助チューブ２５０を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は船舶エンジンの燃料供給システムに係り、特にＬＮＧを気化させて燃料として提供するための技術に関する。

ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）はガス田から採取した天然ガスを液化させたものを意味し、主成分がメタンという点でＬＰＧとは区別される。ＬＮＧは圧力を加えて液化させれば、体積が１／６００に縮小するが、メタンの沸点は−１６２℃と低いため、冷却または圧縮して液化させ、特殊に断熱された専用タンクによって油田地帯から搬出される。

ＬＮＧの国際的運送はＬＮＧ専用船を用いるようになり、ＬＮＧの沸点が極めて低いため、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されるＬＮＧは気化してＬＮＧ貯蔵タンクの内部圧を上昇させる作用をするようになる。

ＬＮＧ貯蔵タンクが特殊に製作されると言うが、過度な内部圧の上昇は船舶の安全に深刻な脅威要因となることができる。したがって、ＬＮＧ貯蔵タンクの内部で発生する天然ガスを排出させてエンジン燃料として使うとか別途の燃焼装置に送って燃焼させることもある。

本発明に係わる従来技術として、特許文献１の“ＬＮＧ運搬燃料ガス供給システム及び方法”に関する技術が知られている。

前記従来技術は、ＬＮＧ運搬船のＬＮＧ貯蔵タンクからＬＮＧを取り出して高圧ガス噴射エンジンに供給する燃料ガス供給ラインを設置し、この燃料ガス供給ラインの途中に、ＬＮＧをＬＮＧ貯蔵タンクから取り出される蒸発ガスと熱交換させる熱交換器が設置される。

そして、燃料ガス供給ラインの途中にＬＮＧを圧縮するための圧縮手段が備えられ、圧縮手段の下流に、圧縮されたＬＮＧを気化させる気化手段が備えられる。

従来技術においては、ＬＮＧを圧縮してから気化させ、熱交換器はＬＮＧ貯蔵タンクの蒸発ガスを熱源として用いるという特徴がある。

しかし、圧縮機を備えなければならないため、装置が複雑になる問題点があり、ＬＮＧ貯蔵タンクの内部で発生する蒸発ガスを用いて熱交換器を作動させるため、ＬＮＧの温度を状況によって適宜制御することができないという問題点もあった。すなわち、エンジン出力を急激に高めなければならない場合、ＬＮＧの気化速度を速くしなければならない必要があるが、従来技術によってはこのような目的を達成するのに限界がある。

そして、従来技術では、ＬＮＧ貯蔵タンクのＬＮＧが消耗するにつれてＬＮＧ貯蔵タンクの内部圧が変化して圧力管理ができないという問題点がある。繰り返してＬＮＧ貯蔵タンクの内部圧が急激に変われば、ＬＮＧ貯蔵タンクに悪影響を及ぼすことができるため、ＬＮＧ貯蔵タンクの内部圧は一定に維持する必要性がある。

大韓民国登録特許第１０−０８３５０９０号明細書

したがって、本発明による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムは、船舶エンジンの廃熱を用いて作動流体貯蔵槽の作動流体を熱交換器で加熱し、作動流体の流量制御によって作動流体貯蔵槽でなされるＬＮＧの気化量を制御して船舶エンジンの要求出力に速かに対応する技術を提供しようとする。

そして、本発明は、作動流体貯蔵槽を用い、気化したＬＮＧの一部を再びＬＮＧ燃料タンクに供給することにより、ＬＮＧ燃料タンクの内部圧を一定の範囲で管理して安全性を高める技術を提供しようとする。

そして、本発明は、超低温のＬＮＧが作動流体貯蔵槽に流入する部位と気化した常温のＮＧが作動流体貯蔵槽から排出される部位を互いに独立的に構成することで、大きな温度差による熱衝撃から安全であるようにする技術を提供しようとする。

そして、本発明は、作動流体の効率を高めるために、ケーシングの内部に多数のバッフルを備え、シーリングプレートでケーシングの内部空間を分離することで、デッドスペースに作動流体が流れないようにすることにより、効率を極大化させることができる技術を提供しようとする。

前述したような課題の解決のための本発明の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムは、ＬＮＧが貯蔵されるＬＮＧ燃料タンクと、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結され、循環可能に貯蔵される作動流体を用いてＬＮＧを気化させ、一部はエンジン燃料として提供し、他の一部は前記ＬＮＧ燃料タンクに再供給する作動流体貯蔵槽と、前記作動流体貯蔵槽によって気化した天然ガス（ＮＧ）を燃料として使用する船舶エンジンと、前記作動流体貯蔵槽と船舶エンジンを連結し、気化した天然ガスを船舶エンジンに供給する燃料供給ラインと、前記船舶エンジンに連結され、冷却水が循環する冷却水循環ラインと、前記作動流体貯蔵槽に連結され、前記作動流体が循環する作動流体循環ラインと、前記冷却水循環ライン及び前記作動流体循環ラインに連結され、冷却水と作動流体が熱交換するようにする熱交換器路とを含んでなる船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムであって、前記作動流体貯蔵槽は、底板と上板によって密閉され、作動流体流入口と作動流体排出口が形成されるケーシング；前記上板に結合され、複数の連結ホールが形成され、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結された第１供給ラインに連結されるインレット側チューブシート；前記インレット側チューブシートから離隔して前記上板に結合され、複数の連結ホールが形成され、前記燃料供給ラインに連結されるアウトレット側チューブシート；上部の一端は前記インレット側チューブシートの前記連結ホールに連結され、上部の他端は前記アウトレット側チューブシートの前記連結ホールに連結されるように前記ケーシングの内部に備えられ、ＬＮＧが気化することができるようにするメインチューブ；及び前記ケーシングの内部下端付近に備えられ、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結される第２供給ラインを通じて流入するＬＮＧが気化した後、再循環ラインに沿って前記ＬＮＧ燃料タンクの内部空間に供給されるようにする補助チューブ；を含むことを特徴とする。

本発明において、前記インレット側チューブシートは、前記第１供給ラインと連通するとともに前記連結ホールに挿入された前記メインチューブの上端部を取り囲むインレット側カバーと前記インレット側カバーの内部に備えられる衝突板とを含んでなり、前記アウトレット側チューブシートは、前記燃料供給ラインと連通するとともに前記連結ホールに挿入された前記メインチューブの上端部を取り囲むアウトレット側カバーと前記アウトレット側カバーの内部に備えられる衝突板とを含んでなることができる。

本発明において、前記ケーシングは、前記補助チューブの下部に形成されるデッドスペースを減らすために、第１シーリングプレートが備えられ、前記補助チューブより上側に前記ケーシングの内部の左右両側を密閉させて作動流体が流入しないようにする第２シーリングプレートが備えられることができる。

本発明において、前記ケーシングの内部に、前記複数のメインチューブを支持するとともにジグザグ形に配置され、作動流体がジグザグ形の流れを成すようにする複数のバッフルが備えられることができる。

本発明において、前記バッフルは複数のタイロッドによって連結され、タイロッドに嵌合される間隔維持具によって前記バッフルが一定の間隔を維持することができる。

本発明による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムは、船舶エンジンの廃熱を活用するという効果があり、熱交換器によって加熱される作動流体貯蔵槽の作動流体の流量制御によってＬＮＧの気化量を制御することにより、船舶エンジンの要求出力に速かに対応して燃料を供給することができるという効果がある。

そして、気化するＬＮＧの一部をＬＮＧ燃料タンクに供給して、ＬＮＧ燃料タンクの内部圧を一定の範囲で管理して安全性を高めることができるという効果もある。

そして、本発明は、作動流体の上部にインレット側チューブシートとアウトレット側チューブシートを独立的に構成することにより、急激な温度差によるチューブシートの損傷を防止することができるという効果がある。

そして、本発明は、ケーシングの内部に複数のバッフルを備え、シーリングプレートを設置することにより、熱交換効率が高めることができるという効果がある。

本発明の一実施例による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムの概念図である。 作動流体貯蔵槽の平面図である。 図２の水平軸の断面図である。 図２の垂直軸の断面図である。 ケーシングの平面図である。 図５の水平方向断面図である。 図５の垂直方向断面図である。 バッフルの平面図である。 上板に結合されたインレット側チューブシートとアウトレット側チューブシートの平面図である。 タイロッド及び間隔維持具の例示図である。

以下、添付図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者が容易に実施することができるように、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明はいろいろの相異なる形態に具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面には、本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全般にわたって類似の部分に対しては類似の図面符号を付与した。

明細書全般にわたってある部分がある構成要素を“含む”とするとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

添付図面の図１は本発明の一実施例による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムの概念図、図２は作動流体貯蔵槽の平面図、図３は図２の水平軸の断面図、図４は図２の垂直軸の断面図である。

図示のように、本発明による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料システムは、ＬＮＧ燃料タンク１００、作動流体貯蔵槽２００、船舶エンジン３００、及び熱交換器４００を含む。

もちろん、この船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムを制御するための制御部５００が備えられる。この制御部５００により、作動流体貯蔵槽２００、板型熱交換器４００の作動、ＬＮＧ燃料タンク１００からのＬＮＧの排出、船舶エンジン３００への気化したＬＮＧの供給などが自動で制御される。

ＬＮＧ燃料タンク１００は特殊に製作されたもので、基本的にＬＮＧを貯蔵して船舶エンジン３００の燃料として排出するようにする。好ましくは、ＬＮＧ燃料タンク１００にＬＮＧを注入するためのバンカーリングシステムが結合されることができる。

作動流体貯蔵槽２００はＬＮＧ燃料タンク１００と連結され、ＬＮＧ燃料タンク１００に貯蔵されたＬＮＧが作動流体貯蔵槽２００に流入して気体状態の天然ガス（ＮＧ）に相変化する。

作動流体貯蔵槽２００に流入するＬＮＧは気化し、気化した天然ガス（ＮＧ）の一部は船舶エンジン３００の燃料として提供され、他の一部の天然ガスはＬＮＧ燃料タンク１００に再び供給される。

作動流体貯蔵槽２００は液状のＬＮＧを気状の天然ガス（ＮＧ）に作るためのものであり、ＬＮＧ燃料タンク１００と作動流体貯蔵槽２００は、第１供給ラインＬ１、第２供給ラインＬ２及び再循環ラインＬ３によって連結される。

第１供給ラインＬ１はＬＮＧ燃料タンク１００の上部に連結され、ＬＮＧが作動流体貯蔵槽２００に流入するようにし、第１供給ラインＬ１を通じて供給されるＬＮＧは作動流体貯蔵槽２００によって気化した後にエンジン燃料として提供される。気化した天然ガスは燃料供給ラインＬ４を通じて船舶エンジン３００に提供される。

すなわち、第１供給ラインＬ１と燃料供給ラインＬ４は作動流体貯蔵槽２００の内部のメインチューブ２４０にそれぞれ連結され、ＬＮＧがメインチューブ２４０を通りながらＮＧに変化して燃料供給ラインＬ４に供給される。

好ましくは、第１供給ラインＬ１と燃料供給ラインＬ４には、ＬＮＧまたはＮＧの流れを断続するとか流量を制御することができる制御バルブＶが備えられ、これら制御バルブＶは制御部５００によって開閉及び開閉程度が制御される。

この実施例において、ＬＮＧ燃料タンク１００の下部と作動流体貯蔵槽２００を連結する第２供給ラインＬ２が備えられ、再循環ラインＬ３は作動流体貯蔵槽２００とＬＮＧ燃料タンク１００の上部を連結するように備えられる。

一方、作動流体貯蔵槽２００の内部には、第２供給ラインＬ２と再循環ラインＬ３を連結する補助チューブ２５０が備えられる。メインチューブ２４０と補助チューブ２５０は互いに独立的であり、第２供給ラインＬ２に沿って流入するＬＮＧは補助チューブ２５０を通りながら気化してＮＧになり、ＮＧは再循環ラインＬ３を通じてＬＮＧ燃料タンク１００に供給され、ＬＮＧ燃料タンク１００の内部圧が一定の範囲で管理できるようにする。

前述したように、ＬＮＧ燃料タンク１００、熱交換器４００、及び船舶エンジン３００に連結される作動流体貯蔵槽２００のより具体的な構造について説明する。

本発明の実施例において、作動流体貯蔵槽２００は、大別して、ケーシング２１０、インレット側チューブシート２２０、アウトレット側チューブシート２３０、メインチューブ２４０、及び補助チューブ２５０を含んでなる。

ケーシング２１０は中空型の長円筒体であり、ケーシング２１０の下端部に底板２１１が結合され、上端部に上板２１２が結合されて密閉される。そして、ケーシング２１０の一側に作動流体流入口２１３と作動流体排出口２１４が一つずつ備えられる。

好ましくは、ケーシング２１０の下端付近の外面に作動流体流入口２１３が備えられ、ケーシング２１０の上端付近外面に作動流体排出口２１４が備えられる。作動流体流入口２１３と作動流体排出口２１４は作動流体循環ラインＬ６に連結されることにより、作動流体は熱交換器４００で熱交換される。

そして、ケーシング２１０の内部下側に斜めに第１シーリングプレートＰ１が備えられ、ケーシング２１０の上部から所定の深さまでケーシング２１０の内部左右両側を密閉させる第２シーリングプレートＰ２が備えられる。

第１シーリングプレートＰ１と第２シーリングプレートＰ２によって形成される空間部は空になって密閉されるので、作動流体は該当の空間部に流入しない。

ケーシング２１０の内部に第１シーリングプレートＰ１及び第２シーリングプレートＰ２を置くことは、ケーシング２１０の内部に流入する作動流体がより効率よくＬＮＧをＮＧに気化させることができるようにするためである。

すなわち、ケーシング２１０の内部に設置されるメインチューブ２４０及び補助チューブ２５０は作動流体で取り囲まれる。ケーシング２１０の内部に無駄に多くの空間が形成されれば、その分だけ作動流体のメインチューブ２４０及び補助チューブ２５０との実質的な熱交換効率が落ちることになる。そして、第１シーリングプレートＰ１及び第２シーリングプレートＰ２で密閉される空間部は一種の断熱材として作用するので、外部空気の影響による作動流体の温度損失を減らすこともできる。

図５はケーシングの平面図、図６は図５の水平方向断面図、図７は図５の垂直方向断面図を示すものである。図８はバッフルの平面図、図９は上板が結合されたインレット側チューブシートとアウトレット側チューブシートの平面図、図１０はタイロッド及び間隔維持具の例示図である。

ケーシング２１０の内部下側に補助チューブ２５０が備えられ、補助チューブ２５０はコイル状を成す。補助チューブ２５０の形態的特性上、ケーシング２１０の下部内側にはデッドスペースが存在する。したがって、デッドスペースを減らすために、傾いた形態の第１シーリングプレートＰ１が備えられ、第１シーリングプレートＰ１の下部は密閉状態となる。

第２シーリングプレートＰ２はケーシング２１０の内部上端から補助チューブ２５０に隣り合う部位まで長く形成され、ケーシング２１０の内部の前後または左右両側を密閉させる。

ケーシング２１０の内部に第１シーリングプレートＰ１及び第２シーリングプレートＰ２が結合されれば、ケーシング２１０の内部は作動流体で満たされる空間と作動流体が流入しない空間に分割される。

ケーシング２１０の内部に作動流体が満たされる空間にメインチューブ２４０と補助チューブ２５０が設置され、メインチューブ２４０と補助チューブ２５０のそれぞれに供給されるＬＮＧは作動流体から熱を受けてＮＧに気化する。

また、好ましくは、ケーシング２１０の内部には、メインチューブ２４０を支持しながら作動流体の流れを誘導する複数のバッフルＢが備えられることができる。

複数のバッフルＢは作動流体がジグザグ形の流れを成すようにジグザグに配置される。

ケーシング２１０の内部、つまり第２シーリングプレートＰ２によってトラック形に区画される空間部に複数のメインチューブ２４０が配置され、それぞれのメインチューブ２４０はＵ字形のチューブでなる。

複数のメインチューブ２４０は両端部が固定されたままでケーシング２１０の内部に挿入された状態となるので、メインチューブ２４０は揺れなしに一定位置に固定されなければならない。よって、本発明の実施例は、作動流体の滞留時間を増加させることで、ＬＮＧがＮＧに気化する効率を高めるための方案で備えられた複数のバッフルＢによってメインチューブ２４０を安定に固定させることができるようにする。

図８はバッフルの平面図を示す。図示のように、各バッフルＢは板状のもので、３辺は直線でなり、１辺はふくらんでいる曲線でなる。各バッフルＢには、メインチューブ２４０が挿入された複数のチューブホールｈが形成される。

この実施例の場合、総９個のバッフルＢが使われ、下部から第１バッフルＢ１、第２バッフルＢ２、第３バッフルＢ３、第４バッフルＢ４、第５バッフルＢ５、第６バッフルＢ６、第７バッフルＢ７、第８バッフルＢ８、及び第９バッフルＢ９と呼ぶことにする。

各バッフルＢの曲線部はケーシング２１０の内面に固定連結され、曲線部と対向する直線部はケーシング２１０の内面から離隔して作動流体が移動することができるようにする。そして、曲線部の左右両側辺は第２シーリングプレートＰ２に連結される。

隣り合うバッフルＢは互いにずれて配置されてジグザグ形を成し、例えば第１バッフルＢ１は右側端部である曲線部がケーシング２１０の内面に結合され、第２バッフルＢ２は左側端部である曲線部がケーシングの内面に結合される。

この実施例においては、総１５個のＵ字形メインチューブ２４０がケーシング２１０の内部に備えられ、各バッフルＢにはメインチューブ２４０が挿着できる複数のチューブホールｈが備えられる。

そして、複数のバッフルＢは一定の上下間隔を成して固定される必要があるので、タイロッドＴと間隔維持具Ｓが備えられる。

タイロッドＴの一端はケーシング２１０の上端部に結合される上板２１２に連結され、タイロッドＴの他端は第１バッフルＢ１の下面にナットで締結される。

よって、各バッフルＢの４角部付近にタイロッドＴが挿入されるタイロッドホールｈ１が一つずつ形成される。隣り合うバッフルＢ間の上下間隔を一定に維持するために、タイロッドＴの外面を包むチューブ状の間隔維持具ＳがタイロッドＴに嵌合される。

間隔維持具Ｓは規定の長さに切断され、間隔維持具Ｓの長さは一定するので、ケーシング２１０の内部に設置されるバッフルＢを一定の位置に維持することができる。

ケーシング２１０の上端部に結合される上板２１２にインレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０が備えられる。

インレット側チューブシート２２０は第１供給ラインＬ１を介してＬＮＧ燃料タンク１００に連結され、アウトレット側チューブシート２３０は燃料供給ラインＬ４に連結され、気化したＮＧを船舶エンジン３００に提供するようになる。

インレット側チューブシート２２０には、メインチューブ２４０の一端が連結される複数の連結ホール２２１が形成され、アウトレット側チューブシート２３０にもメインチューブ２４０の他端が連結される複数の連結ホール２３１が形成される。

インレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０は別個のもので、互いに独立して所定の離隔距離を置いて上板２１２に結合される。

一つの第１供給ラインＬ１を通じてＬＮＧがメインチューブ２４０の一端に供給されるので、好ましくはインレット側チューブシート２２０はメインチューブ２４０の上端部を取り囲むことができるインレット側カバー２２０ａを含み、インレット側カバー２２０ａの内部に衝突板２２０ｂが備えられる。

インレット側チューブシート２２０に１５個の連結ホール２２１が形成され、連結ホール２２１にはメインチューブ２４０の一端が結合される。したがって、インレット側カバー２２０ａは半円筒形が適し、連結ホール２２１に結合されたメインチューブ２４０を覆うように結合される。

インレット側カバー２２０ａの上部に第１供給ラインＬ１が連通するように連結され、第１供給ラインＬ１が連結される直下部にインレット側カバー２２０ａの内部に衝突板２２０ｂが備えられる。衝突板２２０ｂは、流入するＬＮＧが広く拡散して複数のメインチューブ２４０に均等に供給されるようにするためのものである。

メインチューブ２４０を流動しながら気化したＬＮＧはＮＧになり、燃料供給ラインＬ４を通じて船舶エンジン３００に供給される。アウトレット側チューブシート２３０も燃料供給ラインＬ４と連通するアウトレット側カバー２３０ａとアウトレット側カバー２３０ａの内部に備えられる衝突板２３０ｂを含んでなる。

インレット側チューブシート２２０に流入するＬＮＧは超低温の状態であり、およそ−１６０℃に至り、ＬＮＧはメインチューブ２４０を通りながら気化して常温程度のＮＧに変化し、アウトレット側チューブシート２３０に連結される燃料供給ラインＬ４に沿って排出される。

すなわち、インレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０の間には大きな温度差が発生する。急激な温度差が発生するインレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０を一体に構成すれば、熱変形によってクラックが発生するなどの問題点が発生する可能性が高い。

したがって、本発明は、インレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０を全く分離させて上板２１２に結合することにより、熱による影響を最小化しようとする。

ケーシング２１０の内部に備えられるＵ字形のメインチューブ２４０は、その一端がインレット側チューブシート２２０の連結ホール２２１に連結され、他端がアウトレット側チューブシート２３０の連結ホール２３１に連結される。そして、メインチューブ２４０の内部にはツイストピンチューブ（ｔｗｉｓｔ ｐｉｎ ｔｕｂｅ）２４１を内蔵することができる。ツイストピンチューブ２４１はメインチューブ２４０に流入するＬＮＧがＮＧに効率よく気化するようにする作用をする。ツイストピンチューブは熱伝逹効率を高める方案で一般的に使われるものであるので、これについての詳細な説明は省略する。

ケーシング２１０の内部下端付近に補助チューブ２５０が備えられ、第２供給ラインＬ２を通じてＬＮＧ燃料タンク１００のＬＮＧが補助チューブ２５０に流入し、ＬＮＧは気化して再循環ラインＬ３を通じて再びＬＮＧ燃料タンク１００に供給される。

すなわち、本発明の実施例は、ＬＮＧ燃料タンク１００からメインチューブ２４０にＬＮＧが排出されることによってＬＮＧ燃料タンク１００の内部圧が減少することを、補助チューブ２５０で気化するＮＧをＬＮＧ燃料タンク１００に供給することにより、補償するデュアル気化方式となるようにする。

また、好ましくは、ケーシング２１０の上板２１２にはエアベントや安全バルブが備えられることができる。

第２供給ラインＬ２または再循環ラインＬ３にも制御バルブＶを備え、制御部５００によって制御バルブＶの開閉や開閉程度を調整することができるようにする。例えば、ＬＮＧ燃料タンク１００の内部圧が急激に落ちる場合には、制御バルブＶを最大に開放してＬＮＧ燃料タンク１００の内部にＮＧが多く供給されるようにする。好ましくは、ＬＮＧ燃料タンク１００には内部圧を測定することができる圧力測定機を備えることで、制御部５００にＬＮＧ燃料タンク１００の内部圧が提供されることができるようにする。

船舶エンジン３００は、作動流体貯蔵槽２００によって気化した天然ガス（ＮＧ）を燃料として使い、燃料供給ラインＬ４を介して作動流体貯蔵槽２００に連結される。

好ましくは、船舶エンジン３００は天然ガスを燃料として使うことができるが、ガソリンや軽油を燃消させて作動することもできるものである。すなわち、初期起動の際にはガソリンや軽油を燃料として使い、ある程度に船舶エンジンが加熱された後には天然ガスを燃料として使うようにする。

作動流体貯蔵槽２００は、所定の温度に加熱される作動流体によって、作動流体貯蔵槽２００に流入するＬＮＧを天然ガスであるＮＧに気化させる。

本発明の実施例において、作動流体を加熱させるための手段として熱交換器４００を備えることにする。特に、熱交換器４００は船舶エンジン３００の廃熱を用いて作動流体の温度を上昇させる。

好ましくは、熱交換器４００は板型熱交換器が好適であり、船舶エンジン３００の冷却水が熱交換器４００の内部を通じて循環するように冷却水循環ラインＬ５が備えられる。また、熱交換器４００には作動流体貯蔵槽２００に連結される作動流体循環ラインＬ６が備えられる。

冷却循環ラインＬ５には高温の冷却水が流れ、作動流体循環ラインＬ６には相対的に低温の作動流体が流れる。したがって、熱交換器４００の内部で作動流体は熱交換によって熱を吸収して加熱された後、作動流体貯蔵槽２００の内部に供給される。

作動流体としては水が使われることができるが、この実施例の場合、グリコールウォーター（Ｇｌｙｃｏｌ Ｗａｔｅｒ）を使用することにする。グリコールウォーターは水に約５０％のグリコールが混合されたものを意味する。グリコールウォーターは熱伝逹特性に優れるので、作動流体として好適である。

本発明の熱交換器４００は船舶エンジン３００の廃熱を用いて作動流体を加熱するので、不必要なエネルギー消費を減らすことができるという利点がある。

また、冷却循環ラインＬ５と作動流体循環ラインＬ６にも制御バルブＶを備えることで、冷却水や作動流体の流量を制御することができる。

特に、本発明の実施例の場合、作動流体の流量を調整することで、作動流体貯蔵槽２００でなされるＬＮＧの気化程度を制御することができる。

すなわち、船舶エンジン３００の出力を急激に高めなければならない場合、最大限ＬＮＧが早くＮＧに相変化して燃料供給ラインＬ４を通じて速かに供給されなければならない。

この場合、作動流体循環ラインＬ６の制御バルブＶを最大に開放して作動流体の流量を最大にし、熱交換器４００での熱交換も最大となるように冷却水循環ラインＬ５の制御バルブＶも開放して冷却水も速く循環するようにする。

熱交換器４００を通りながら作動流体の温度は早く上昇し、加熱された作動流体は作動流体貯蔵槽２００に供給されて、ＬＮＧの気化速度が上昇するようにする。

この場合、第１供給ラインＬ１の制御バルブＶも最大に開放してＬＮＧの供給量をふやすようにすれば、船舶エンジン３００が必要とする出力に適した天然ガスを速かに供給することができる。

本発明の実施例において、第１供給ラインＬ１、第２供給ラインＬ２、再循環ラインＬ３、燃料供給ラインＬ４、冷却循環ラインＬ５、及び作動流体循環ラインＬ６には多様な測定センサーが付着することができ、所定のポンプのような強制移送手段が備えられることもできる。このような部分は公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。すなわち、各種のセンサーやポンプのようなその他の構成要素は本発明の実施状況によって選択的に付け加えることができるものである。各種のセンサーとしては、温度センサー、圧力センサー、流量センサーなどのものを意味する。

そして、制御部５００は、本発明による船舶エンジン用ＬＮＧ燃料システムを全体的に自動でコントロールし、制御部５００に入力される各種のデータと既設定の条件に基づいて各種の制御バルブＶの制御によって船舶エンジン３００に適切な量の天然ガスを燃料として供給するようにする。

以上説明したような本発明の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムは、ＬＮＧ燃料タンク１００のＬＮＧを取り出して船舶エンジン３００の燃料として使うようにし、低温状態のＬＮＧを常温のＮＧに気化させる作用をする作動流体貯蔵槽２００の構造を改善させることにより、ＬＮＧの気化効率を極大化させ、構造的安全性も高めることができるようになる。

特に、本発明は、作動流体貯蔵槽２００にＬＮＧが流入する部位と気化したＬＮＧがＮＧとして排出される部位の温度差が大きくなることによって引き起こされることができる熱変形による作動流体貯蔵槽２００の損傷を防止するために、上板２１２に独立的なインレット側チューブシート２２０とアウトレット側チューブシート２３０を備えることにより、大きな温度差による熱損傷を防止して耐久性を高めるようにする。

そして、本発明は、複数のバッフルＢ、第１シーリングプレートＰ１、及び第２シーリングプレートＰ２を用いることで、メインチューブ２４０及び補助チューブ２５０でＬＮＧからＮＧに気化する気化効率を高めることができる独特な構造を提供する。

前述した本発明の説明は例示のためのもので、本発明が属する技術分野の通常の知識を持った者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更しなくても他の具体的な形態に易しく変形することができることが理解可能であろう。

したがって、以上で説明した実施例はすべての面で例示的なものであるだけ、限定的なものではないことを理解しなければならない。例えば、単一型として説明している各構成要素は分離して実施することもでき、同様に分離されていると説明した構成要素も結合形態に実施することができる。

本発明の範囲は前記詳細な説明よりは後述する特許請求範囲によって決められ、特許請求範囲の意味及び範囲とその均等概念から導出されるすべての変更または変形の形態が本発明の範囲に含まれると解釈しなければならない。

本発明はＬＮＧ専用船やその他のＬＮＧを燃料として使用する船舶に適用可能である。

１００ ＬＮＧ燃料タンク
２００ 作動流体貯蔵槽
２１０ ケーシング
２１１ 底板
２１２ 上板
２１３ 作動流体流入口
２１４ 作動流体排出口
２２０ インレット側チューブシート
２２１ 連結ホール
２２０ａ インレット側カバー
２２０ｂ 衝突板
２３０ アウトレット側チューブシート
２３１ 連結ホール
２３０ａ アウトレット側カバー
２３０ｂ 衝突板
２４０ メインチューブ
２５０ 補助チューブ
３００ 船舶エンジン
４００ 熱交換器
５００ 制御部
Ｂ バッフル
Ｌ１ 第１供給ライン
Ｌ２ 第２供給ライン
Ｌ３ 再循環ライン
Ｌ４ 燃料供給ライン
Ｌ５ 冷却循環ライン
Ｌ６ 作動流体循環ライン
Ｐ１ 第１シーリングプレート
Ｐ２ 第２シーリングプレート
Ｓ 間隔維持具
Ｔ タイロッド
Ｖ 制御バルブ

Claims (5)

1. ＬＮＧが貯蔵されるＬＮＧ燃料タンクと、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結され、循環可能に貯蔵される作動流体を用いてＬＮＧを気化させ、一部はエンジン燃料として提供し、他の一部は前記ＬＮＧ燃料タンクに再供給する作動流体貯蔵槽と、前記作動流体貯蔵槽によって気化した天然ガス（ＮＧ）を燃料として使用する船舶エンジンと、前記作動流体貯蔵槽と船舶エンジンを連結し、気化した天然ガスを船舶エンジンに供給する燃料供給ラインと、前記船舶エンジンに連結され、冷却水が循環する冷却水循環ラインと、前記作動流体貯蔵槽に連結され、前記作動流体が循環する作動流体循環ラインと、前記冷却水循環ライン及び前記作動流体循環ラインに連結され、冷却水と作動流体が熱交換するようにする熱交換器路とを含んでなる船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システムであって、
   前記作動流体貯蔵槽は、
   底板と上板によって密閉され、作動流体流入口と作動流体排出口が形成されるケーシング；
   前記上板に結合され、複数の連結ホールが形成され、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結された第１供給ラインに連結されるインレット側チューブシート；
   前記インレット側チューブシートから離隔して前記上板に結合され、複数の連結ホールが形成され、前記燃料供給ラインに連結されるアウトレット側チューブシート；
   上部の一端は前記インレット側チューブシートの前記連結ホールに連結され、上部の他端は前記アウトレット側チューブシートの前記連結ホールに連結されるように前記ケーシングの内部に備えられ、ＬＮＧが気化することができるようにするメインチューブ；及び
   前記ケーシングの内部下端付近に備えられ、前記ＬＮＧ燃料タンクに連結される第２供給ラインを通じて流入するＬＮＧが気化した後、再循環ラインに沿って前記ＬＮＧ燃料タンクの内部空間に供給されるようにする補助チューブ；を含むことを特徴とする、船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システム。
2. 前記インレット側チューブシートは、前記第１供給ラインと連通するとともに前記連結ホールに挿入された前記メインチューブの上端部を取り囲むインレット側カバーと前記インレット側カバーの内部に備えられる衝突板とを含んでなり、
   前記アウトレット側チューブシートは、前記燃料供給ラインと連通するとともに前記連結ホールに挿入された前記メインチューブの上端部を取り囲むアウトレット側カバーと前記アウトレット側カバーの内部に備えられる衝突板とを含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システム。
3. 前記ケーシングは、
   前記補助チューブの下部に形成されるデッドスペースを減らすために、第１シーリングプレートが備えられ、前記補助チューブより上側に前記ケーシングの内部の左右両側を密閉させて作動流体が流入しないようにする第２シーリングプレートが備えられることを特徴とする、請求項１または２に記載の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システム。
4. 前記ケーシングの内部に、前記複数のメインチューブを支持するとともにジグザグ形に配置され、作動流体がジグザグ形の流れを成すようにする複数のバッフルが備えられることを特徴とする、請求項１または２に記載の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システム。
5. 前記バッフルは複数のタイロッドによって連結され、タイロッドに嵌合される間隔維持具によって前記バッフルが一定の間隔を維持することを特徴とする、請求項４に記載の船舶エンジン用ＬＮＧ燃料供給システム。